Informe laboratorio Medición, presición e incertdumbre.
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UNIVERSIDAD DE CIENCIAS E INFORMATICA<br />
FACULTAD DE CIENCIAS DE LA SALUD<br />
ESCUELA DE KINESIOLOGIA<br />
“INFORME LABORATORIO N°2<br />
MEDICIONES, PRECISION E<br />
INCERTIDUMBRE”<br />
Asignatura<br />
:Química general<br />
Profesor : José Gabriel Martínez Vázquez<br />
Alumno : Jennifer López<br />
Erika Núñez M.<br />
Lilian Norambuena<br />
Benjamín Leal<br />
Joseline Saa<br />
Sección :V
INFORME LABORATORIO N°2 MEDICIONES, PRECISION E INCERTIDUMBRE<br />
OBJETIVOS<br />
General:<br />
El objetivo de este <strong>laboratorio</strong> es relacionar alguna de las propiedades de la materia con la los<br />
principios básicos de nomenclatura y estequiometria, reconocer y aplicar los principales métodos<br />
de medición y sus respectivas unidades de medida establecidas en el sistema internacional de<br />
medidas. Por último mediante la observación, el eficiente y responsable empleo de los materiales<br />
del <strong>laboratorio</strong>, elaborar un informe sobre masa, volumen y comprobación de propiedades físicas<br />
y químicas.<br />
Específicos:<br />
1. Aprender experimentalmente como masar una sustancia en todos sus estados.<br />
2. Comprender y aplicar los parámetros de precisión, exactitud y/o sensibilidad.<br />
3. Aprender a medir el volumen de reactivos.<br />
4. Comprobar las propiedades físicas y químicas de la materia.<br />
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INFORME LABORATORIO N°2 MEDICIONES, PRECISION E INCERTIDUMBRE<br />
FUNDAMENTO TEÓRICO<br />
Introducción:<br />
La química se basa en el estudio de la materia y sus propiedades, elementos característicos de<br />
cada especie. Las propiedades físicas no varían dentro de la misma especie al ser medidas, pero si<br />
lo hacen cuando estas están bajo diferencia de Presión y Temperatura. Las propiedades químicas<br />
presentan cambios en la naturaleza de las sustancias cuando se someten a mediciones.<br />
Todo esto hace preciso unificar formas de obtener valores comparables para las diferentes<br />
propiedades de la materia. Esto se ha logrado mediante el establecimiento de patrones<br />
internacionales obtenidos con el ajuste de los resultados de las experiencias de la comunidad<br />
científica, unificado en el S.I. (sistema internacional de medidas). Así también se han obtenido<br />
definiciones para cada uno de los objetivos medidos.<br />
La materia:<br />
La definición más aceptada para materia es la siguiente: La materia es todo cosa que ocupa un<br />
espacio y que tiene masa. Se acepta, entonces como cualquier cosa que se puede ver y tocar.<br />
En la química se pueden distinguir varios tipos de materia según su composición y propiedades, un<br />
ejemplo puede ser: Las sustancias, las mezclas, los elementos, los compuestos, los átomos y las<br />
moléculas.<br />
Estados de la materia:<br />
Todas las sustancias pueden existir, al menos en principio, en tres estados: Solido, líquido y<br />
gaseoso. En un sólido, las moléculas se mantienen unidas en forma organizada, con poca libertad<br />
de movimiento. En un líquido las moléculas están unidas, pero no en una posición tan rígida y se<br />
pueden mover libremente. En un gas, las moléculas están separadas por distancias que son que<br />
son grandes en comparación con el tamaño de las moléculas.<br />
Propiedades físicas y químicas de la materia:<br />
Las sustancias se caracterizan por sus propiedades y por su composición. Una propiedad de la<br />
física se define como: todo aquello que se puede medir y observar sin que cambie la composición o<br />
identidad de la sustancia.<br />
Todas estas propiedades se dividen en extensivas e intensivas con relación a la masa de las<br />
sustancias. Las propiedades extensivas dependen de la cantidad de masa presentes como el<br />
volumen. Peso, etc. Mientras que las intensivas no dependen de la masa y por tanto son<br />
constantes como la densidad y temperatura de ebullición, entre otras.<br />
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INFORME LABORATORIO N°2 MEDICIONES, PRECISION E INCERTIDUMBRE<br />
Mediciones:<br />
La mayoría de las mediciones se realizan para ocuparlas en cálculos para obtener otras cantidades<br />
relacionadas. Hay diferentes instrumentos que nos permiten medir las propiedades de las<br />
sustancias: con la cinta métrica se miden longitudes, con la bureta, la pipeta y el matraz<br />
volumétrico se mide n volúmenes; con la balanza se mide masa y con el termómetro se mide la<br />
temperatura. Estos instrumentos permiten hacer mediciones macroscópicas, en cambio para<br />
hacer mediciones microscópicas se deben utilizar otros métodos y técnicas.<br />
Masa:<br />
Es la magnitud que cuantifica la cantidad de materia de un cuerpo (M). La unidad de masa<br />
estándar, en el Sistema Internacional de Unidades es el kilogramo (kg). Pero la unidad de uso más<br />
frecuente en la química es el gramo (g.) el cual equivale a una milésima parte del kilogramo. Es<br />
una cantidad escalar y no debe confundirse con el peso, que es una fuerza.<br />
1 Kg. = 1000 g.<br />
1 g. = 1000 mg.<br />
Balanza granataria:<br />
Una balanza granataria es un tipo de balanza utilizada para determinar o pesar la masa de objetos.<br />
Suelen tener capacidades de 2 ó 2,5 kg y medir con una precisión de hasta 0,1 ó 0,01 g. No<br />
obstante, existen algunas que pueden medir hasta 100 ó 200 g con precisiones de 0,001 g; y otras<br />
que pueden medir hasta 25 kg con precisiones de 0,05 g.<br />
Es muy utilizada en <strong>laboratorio</strong>s como instrumento de medición auxiliar, ya que aunque su<br />
precisión es menor que la de una balanza analítica, tiene una mayor capacidad que ésta y permite<br />
realizar las mediciones con más rapidez y sencillez, así como por su mayor durabilidad y menor<br />
coste.<br />
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INFORME LABORATORIO N°2 MEDICIONES, PRECISION E INCERTIDUMBRE<br />
Balanza analítica:<br />
La balanza analítica es uno de los instrumentos de medida más usados en <strong>laboratorio</strong> y de la cual<br />
dependen básicamente todos los resultados analíticos.<br />
Las balanzas analíticas modernas, que pueden ofrecer valores de precisión de lectura de 0,1 µg a<br />
0,1 mg, están bastante desarrolladas de manera que no es necesaria la utilización de cuartos<br />
especiales para la medida del peso. Aun así, el simple empleo de circuitos electrónicos no elimina<br />
las interacciones del sistema con el ambiente. De estos, los efectos físicos son los más importantes<br />
porque no pueden ser suprimidos.<br />
Volumen:<br />
El volumen es el lugar que ocupa un cuerpo en el espacio, y es otra propiedad física de la materia,<br />
susceptible de variaciones por efecto de la temperatura y la presión atmosférica del lugar donde<br />
se realice la reacción. En el S.I., la unidad del volumen es el metro cúbico (m 3 ) (V). En las prácticas<br />
el metro cúbico era demasiado para trabajar con líquidos, por esto se utiliza el litro, que es la<br />
unidad de patrón de volumen en el sistema métrico.<br />
Determinación volumen de sólidos:<br />
Para determinar el volumen de los sólidos se debe tener en cuentas si se trata de un sólido regular<br />
(solido geométrico), en cuyo caso se hará uso de las formulas geométricas conocidas. Si se trata de<br />
un sólido irregular (amorfo), su volumen se determinará por las cantidades de agua desplazadas<br />
por el sólido, cuyo volumen se requiere determinar, que viene a ser una aplicación del principio de<br />
Arquímedes.<br />
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INFORME LABORATORIO N°2 MEDICIONES, PRECISION E INCERTIDUMBRE<br />
Volumen de líquidos:<br />
Para la medición volumétrica de líquidos deberá considerarse lo siguiente. El menisco o sea la<br />
forma de la superficie del líquido, cuando este es observado tanto en la parte inferior y superior,<br />
da la idea de medida. Si el líquido moja las paredes del recipiente (ejemplo el agua), se considera<br />
como aceptable para una buena medición la parte inferior del menisco (superficie cóncava) y<br />
cuando el líquido no moja las paredes del recipiente (ejemplo el mercurio), se considera la parte<br />
superior del menisco (superficie convexa), en ambos casos debe de observarse colocando la vista<br />
al mismo nivel del líquido.<br />
1L = 1000 cm.3<br />
1L = 1000 ml<br />
1 cm. 3 = 1 ml<br />
Temperatura:<br />
La temperatura es una propiedad física que se refiere a las nociones comunes de calor o ausencia<br />
de calor, sin embargo su significado formal en termodinámica es más complejo, a menudo el calor<br />
o el frío percibido por las personas tiene más que ver con la sensación térmica, que con la<br />
temperatura real. Fundamentalmente, la temperatura es una propiedad que poseen los sistemas<br />
físicos a nivel macroscópico, la cual tiene una causa a nivel microscópico, que es la energía<br />
promedio por partícula.<br />
Al contrario de otras cantidades termodinámicas como el calor o la entropía, cuyas definiciones<br />
microscópicas son válidas muy lejos del equilibrio térmico, la temperatura sólo puede ser medida<br />
en el equilibrio, precisamente porque se define como un promedio.<br />
Actualmente se utilizan tres escalas de temperatura: La escala Celcius (°C), la escala Kelvin (°K) y la<br />
escala Fahreinheit (°F).<br />
Densidad:<br />
La densidad es una propiedad física de las sustancias que relaciona su masa con el volumen, por lo<br />
tanto se considera una unidad derivad a. Se representa con la letra D. Para determinar la densidad<br />
de un sólido o un líquido. Es necesario tener la masa y el volumen de este. Para este fin se utiliza la<br />
siguiente fórmula:<br />
D = M / V D = g / cm3<br />
Generalmente las unidades de masa son gramos, sobre unidades de volumen (cm3, ml)<br />
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INFORME LABORATORIO N°2 MEDICIONES, PRECISION E INCERTIDUMBRE<br />
Determinación del error:<br />
Error: Es la diferencia existente entre el valor obtenido durante la práctica y el valor verdadero o<br />
real. Se conocen dos clases de errores.<br />
Error absoluto: Viene a ser la diferencia entre el valor medio (Vm), y el valor real (Vr), puede ser<br />
por exceso (error positivo) o puede ser por defecto ( error negativo).<br />
Error relativo: Es el cociente de dividir el error absoluto (Eabs), por el valor verdadero (Vr), que<br />
frecuentemente, se expresa en forma de porcentaje, denominándose porcentaje de error, siendo<br />
este error el que nos da la exactitud de la medida.<br />
Error absoluto: Eabs = | Vm - Vr |<br />
Error relativo: Eabs / Vr<br />
Porcentaje de error: % de error = error relativo x 100<br />
El error relativo a diferencia del absoluto, es una magnitud adimensional.<br />
Exactitud y precisión:<br />
Exactitud indica cuan cercana esta una medición del valor real de la cantidad medida.<br />
Precisión: Se refiere a cuanto concuerdan dos o más mediciones del valor real de la cantidad<br />
medida.<br />
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INFORME LABORATORIO N°2 MEDICIONES, PRECISION E INCERTIDUMBRE<br />
Desarrollo Experimental.-<br />
Materiales:<br />
1. Probeta de 50 ml.<br />
2. 4 vasos precipitados de 100 ml.<br />
3. Pipeta de 10 ml.<br />
4. Varilla de agitación.<br />
5. Balanza analítica y granataria.<br />
6. Mechero, trípode y rejilla.<br />
7. Termómetro de escala 0° a 110° C.<br />
8. Etiquetas.<br />
9. Espátula.<br />
Reactivos:<br />
1. Agua destilada. (H2O)<br />
2. Cloruro de Sodio. (NaCl)<br />
Procedimiento experimental N° 1.<br />
Masar una moneda en balanza analítica.<br />
Procedimiento: Primero se enciende y calibra la balanza analítica, luego se procede a masar el<br />
platillo y se registra el valor. A continuación se masa la moneda 3 veces y se registran los valores<br />
como se indica en la tabla N°1 y se analizan los datos.<br />
Tabla N°1<br />
Dato Valor Unidad de Medida<br />
Masa moneda n° 1 7,5687 gramos<br />
Masa moneda n° 2 7,5687 gramos<br />
Masa moneda n°3 7,5688 gramos<br />
Masa promedio moneda 7,5687 gramos<br />
Error relativo de la medición 0,00001321 adimencional<br />
Cálculos:<br />
Masa promedio = (7,5687+7,5687+7,5688)/3 =7,5687 gr.<br />
Error relativo error absoluto = (Valor promedio – Valor real) = (7,5688-7,5687) = 0,0001 gr.<br />
Error relativo = error absoluto / valor real = (0,0001 / 7,5687) =0,00001321<br />
Procedimiento experimental N° 2.<br />
<strong>Medición</strong> de volumen.<br />
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INFORME LABORATORIO N°2 MEDICIONES, PRECISION E INCERTIDUMBRE<br />
Procedimiento: Primero se masan 2 vasos precipitados, limpios y secos. Luego se registran los<br />
valores 3 veces por cada vaso, como se indica en la siguiente tabla N°2.<br />
En segundo lugar, se miden 10 ml de agua destilada en la pipeta graduada y 10 ml de agua<br />
destilada en la probeta, a continuación se trasvasijan los dos volúmenes medidos, en los vasos<br />
precipitados y se procede a masar 3 veces cada vaso, indicando las lecturas en la tabla N°3.<br />
Por último se analizan los datos, se realizan cálculos y se obtienen datos derivados, que se indican<br />
en la tabla N°4.<br />
Tabla N°2<br />
Datos Vaso 1a precipitado Vaso 2b precipitado Unidad de medida<br />
Masa 1 70,7326 68,8190 gramos<br />
Masa 2 70,7340 68,8190 gramos<br />
Masa 3 70,7340 68,8194 gramos<br />
Masa Promedio 70,7335 68,8191 gramos<br />
Error relativo 0,000007068 0,000001453 adimensional<br />
Cálculos:<br />
Masa promedio vaso 1a = (70,7326+70,7340+70,7340)/3 = 70,7335 gr.<br />
Error relativo error absoluto = (Valor promedio – Valor real) = (70,7340-70,7335) =0,0005 gr.<br />
Error relativo vaso 1a = error absoluto / valor real = (0,0005/70,7340) = 0,000007068<br />
Masa promedio vaso 2b = (68,8190+68,8190+68,8194)/3 = 68,8191 gr.<br />
Error relativo error absoluto = (Valor promedio – Valor real) = (68,8191-68,8190) =0,0001 gr.<br />
Error relativo vaso 1a = error absoluto / valor real = (0,0001/68,8190) = 0,000001453<br />
Tabla N°3<br />
Datos Vaso 1a precipitado Vaso 2b precipitado Unidad de medida<br />
Masa 1 78,8066 80,6036 gramos<br />
Masa 2 78,8011 80,6004 gramos<br />
Masa 3 78,7973 80,5984 gramos<br />
Masa Promedio 78,8016 80,6008 gramos<br />
Cálculos:<br />
Masa promedio vaso 1a = (78,8066+78,8011+78,7973)/3 = 78,8016 gr.<br />
Masa promedio vaso 2b = (80,6036+80,6004+80,5984)/3 = 80,6008 gr.<br />
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INFORME LABORATORIO N°2 MEDICIONES, PRECISION E INCERTIDUMBRE<br />
Tabla N°4<br />
Datos Vaso precipitado 1a pipeta<br />
graduada<br />
Vaso precipitado 2b probeta<br />
Masa del vaso 70,7335 gramos 68,8191 gramos<br />
Masa del vaso con agua dest. 78,8016 gramos 80,6008 gramos<br />
Masa del agua 8,0681 gramos 11,7817 gramos<br />
Temperatura del agua 20,5°C 20,5°C<br />
Densidad del agua 0,8068 gr /ml 11,1781 gr /ml<br />
Volumen del agua 10 ml 10 ml<br />
Cálculos:<br />
Densidad agua vaso 1a = masa medida agua/ Volumen medido =8,0681 gr/ 10 ml = 0,8068 gr /ml<br />
Densidad agua vaso 2b = masa medida agua/ Volumen medido =11,7817 gr/ 10 ml = 11,1781 gr /ml<br />
Procedimiento experimental N° 3.<br />
<strong>Medición</strong> de temperatura.<br />
Primero se revisa el termómetro a utilizar, luego se mide la temperatura de 8,0681 gr. de agua<br />
destilada y 10 ml medido en una pipeta, trasvasijado en un vaso precipitado. Se registra la<br />
temperatura en la siguiente tabla N°5. Se realiza el mismo procedimiento para el agua<br />
previamente hervida a mechero. A continuación se realizan los cálculos y se obtienen los<br />
resultados para la densidad.<br />
Tabla N°5<br />
Datos Valor °C Densidad según tabla<br />
Temperatura agua 20,5 0,8068 gr /ml<br />
Temperatura agua a ebullición 91.0 0,7683 gr /ml<br />
Cálculos:<br />
Densidad del agua a temperatura ambiente = masa /volumen = 8,0681 gr/ 10 ml = 0,8068 gr /ml<br />
Nuevo volumen medido de agua hervida: 10,5 ml<br />
Densidad del agua hervida = masa / nuevo volumen = 8,0681 gr / 10,5 ml = 0,7683 gr /ml<br />
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INFORME LABORATORIO N°2 MEDICIONES, PRECISION E INCERTIDUMBRE<br />
Análisis de los resultados:<br />
Preguntas:<br />
1. ¿Qué propiedades de la materia se está comprobando en cada ensayo: química o física?<br />
2. ¿Cuál es la densidad del agua? ¿Qué significa ese valor?<br />
3. Si procedieras con el ensayo III pero en vez de agua utilizaras otros líquidos, como alcohol<br />
o acetona, ¿Obtendrías el mismo valor de densidad? Explica por qué.<br />
4. ¿Cuál es el punto de ebullición del agua? ¿Qué significa ese valor?<br />
5. ¿Qué temperatura crees que tiene el alcohol en condiciones ambientales?<br />
6. ¿Qué precauciones tuviste que seguir para medir la temperatura del agua hirviendo? ¿Por<br />
qué debes colocar el termómetro sumergido en el agua y no tocando el fondo del vaso?<br />
7. ¿Qué significa el error relativo para los datos de volumen y masa obtenidos?<br />
8. ¿Qué importancia tiene que las sustancias tengan propiedades características y únicas?<br />
Respuestas:<br />
1. Para el ensayo I se está midiendo la masa que es una propiedad física. Para el ensayo II el<br />
volumen que es una propiedad química. Para el ensayo III se está midiendo la temperatura<br />
que es una propiedad química.<br />
2. La densidad del agua promedio es 0,7885 gr /ml medidos en <strong>laboratorio</strong>. Esto quiere decir<br />
que por cada 1 ml de agua hay 0,7885 gramos de esta misma.<br />
3. No obtendríamos la misma densidad puesto está en función del volumen y este varía<br />
según la temperatura. Como no todo los compuesto son iguales estos no reaccionan de<br />
igual forma a la temperatura.<br />
4. El punto de ebullición teórico del agua es de 100°C. Esto significa que en ese punto las<br />
moléculas están más excitadas y dan paso a un cambio de estado (del líquido al gaseoso).<br />
5. Le alcohol tiene la misma temperatura que todos los otros compuestos y elementos que<br />
estén en la misma habitación. Para condiciones normales de presión debería ser 25° C.<br />
6. Tuvimos que dejar que se enfriara un poco el agua puesto que el vapor puede quemar las<br />
manos e influir en la medida de la temperatura interior. Tener todo despejado el área de<br />
trabajo y realizar todos los movimientos con calma.<br />
El termómetro debe solamente tocar el fondo puesto que influye directamente con la<br />
temperatura que registra el termómetro, y nos daría un resultado promedio del agua y el<br />
vaso precipitado.<br />
7. El error relativo es el valor que hay entre el valor verdadero y el valor promedio de la<br />
medidas obtenidas y en proporción a la medida real.<br />
8. Que tengan propiedades y características únicas les entrega una identidad para poder<br />
identificarlas y poder diferenciarlas.<br />
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INFORME LABORATORIO N°2 MEDICIONES, PRECISION E INCERTIDUMBRE<br />
Discusión:<br />
Al analizar los resultados obtenidos, una vez realizado los 3 procedimientos experimentales,<br />
concordamos en que los datos obtenidos eran reales ya que realizamos los 3 procesos en forma<br />
metódica, no dejando espacio para dudas, corroborando estos resultados con la base teórica y<br />
apuntes de cátedra.<br />
Los errores de resultado con pequeñas diferencias la medidas de masa volumen y temperatura<br />
están aceptados por ser una experiencia de aprendizaje, pero considerando y los errores del<br />
medio y del los instrumentos de trabajo.<br />
Por lo tanto el informe presentado es el fruto de un trabajo investigativo de cinco personas, las<br />
cuales llegan a un pleno consenso de que las respuestas entregadas son las indicadas.<br />
Conclusión:<br />
Podemos concluir que la experiencia realizada fue plenamente satisfactoria, ya que se cumplieron<br />
todos los objetivos, lo que nos lleva a evaluar este <strong>laboratorio</strong>, como una experiencia plenamente<br />
provechosa, ya que durante la mayoría de nuestras vidas profesionales nos veremos introducidos<br />
en el área química y de <strong>laboratorio</strong>.<br />
Las instalaciones utilizadas e implementos otorgados por nuestra universidad fueron de buena<br />
calidad y en excelente estado, facultando el desarrollo de los procesos realizados.<br />
Bibliografía:<br />
Marcos teórico en general: Química general, Raymond Chang – 6 ta edición.<br />
Balanza granataria:<br />
http://es.wikipedia.org/wiki/Balanza_granataria<br />
Balanza analítica:<br />
http://tp<strong>laboratorio</strong>quimico.blogspot.com/2008_08_14_archive.html<br />
Temperatura:<br />
http://es.wikipedia.org/wiki/Temperatura<br />
Apuntes de clases Química general.<br />
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